液体天然橡胶对湿法混炼制备白炭黑/天然橡胶复合材料界面相互作用的影响

采用液体天然橡胶（LNR）作为增容剂,通过湿法混炼工艺制备白炭黑/天然橡胶（SiO₂/NR）复合材料。利用SEM、橡胶加工分析仪（RPA）、差示扫描量热分析仪（DSC）、溶胀法和核磁共振交联密度仪分别对改性前后SiO₂/NR复合材料的界面形态、Payne效应、玻璃化转变温度（T_g）、结合胶含量及交联密度进行分析,研究LNR对NR与SiO₂相互作用的影响。结果表明,采用LNR改性后,SiO₂/NR复合材料中SiO₂与NR结合紧密,两相界面变得模糊,断面表现为韧性断裂。一定SiO₂用量下,SiO₂/NR复合材料Payne效应明显减弱。当SiO₂与NR质量比为60：100时,玻璃化转变温度（T_g）由-59.57℃提高到-56.61℃,结合胶含量由40.24%增加到44.02%。Lorenz-Park方程定量计算表明,经LNR改性后,SiO₂/NR复合材料界面相互作用增强。核磁共振测试结果表明,改性后,SiO₂/NR复合材料交联密度增加,横向松弛时间（T₂）减小,SiO₂与NR质量比分别为30：100、50：100和70：100时,T₂分别缩短4.20 ms、5.84 ms和7.86 ms,SiO₂与NR相互作用增强,NR分子链运动受限。LNR具有较好的增容效果,经LNR改性的SiO₂/NR复合材料界面相互作用增强。     

白炭黑的功能化改性及其改性橡胶基复合材料的制备与表征

利用沉淀法白炭黑生产工艺,在相同的条件下,选用不同质量分数的羟基羧酸酯作为改性剂进行湿法改性,研究了白炭黑/天然橡胶(NR)复合橡胶的力学性能、动态性能以及动态生热性能。结果表明:制备的白炭黑均为非晶态白炭黑,采用质量分数为6%的羟基羧酸酯改性的白炭黑,其分散性好,颗粒分布均匀,呈近球状,经羟基羧酸酯改性后的白炭黑有效的去除了部分亲水基团,改善了其在NR中的分散性。随着白炭黑用量的增加,分散性变差,损耗因子和动态温升均有所提高,Payne效应增大。当白炭黑用量达到临界值(白炭黑与NR质量比为40∶100)时,白炭黑/NR复合材料表现出较好的性能,改性白炭黑/NR复合材料比未改性白炭黑/NR复合材料的硬度、拉伸强度、断裂伸长率有所提高,而磨耗体积和动态生热则有所下降。动态力学性能测试结果表明,改性白炭黑与天然橡胶的质量比为40∶100时,改性白炭黑/NR复合材料的60℃滚动阻力损耗因子由0.123降到0.104。SEM结果表明,改性白炭黑在橡胶基体中的分散性优于未改性白炭黑,与NR基体界面结合的更加紧密。     

天甲胶乳对天然橡胶/白炭黑复合材料的增容作用研究

天甲胶乳(MG)是甲基丙烯酸甲酯与天然胶乳的接枝共聚产物,主要用于粘合表面性质不同的材料。在湿法混炼工艺的基础上,以天甲胶乳作为增容剂对天然橡胶/白炭黑复合材料进行增容。研究了MG对复合材料中白炭黑分散性、硫化特性、Payne效应、物理机械性能、动态力学性能的影响。结果表明,采用MG增容天然橡胶/白炭黑复合材料时,白炭黑含量为10 phr时平均粒径最小,分散等级最高,分别为7.6μm和9.9。NR/SiO_2-MG的正硫化时间有所下降,白炭黑为40 phr时T_(90)缩短最明显,从17.2 min降低到13.9 min。在白炭黑含量10 phr时,NR/SiO_2-MG的Payne效应明显降低,白炭黑在NR基体中分散性能提高,胶料加工性能改善。加入增容剂的NR/SiO_2-MG的拉伸强度和撕裂强度都比未添加增容剂样品好。NR/SiO_2-MG的抗湿滑性在白炭黑为20 phr时明显提高,同时NR/SiO_2-MG的滚动阻力明显降低。     

离子液体改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO_2),制备改性白炭黑/天然橡胶(NR)复合材料。采用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜等方法分析了改性前后白炭黑的微观结构,研究了AMI对SiO_2/NR复合材料结构与性能的影响。结果表明,AMI改性白炭黑可明显提高白炭黑的分散性,减小白炭黑在橡胶基体中的实际分布粒径,提高白炭黑与橡胶基体的界面相互作用,增加橡胶复合材料的结合胶含量,提高复合材料的综合力学性能。当AMI用量为2 phr时,白炭黑在橡胶基体中的分散性最好,分布粒径最小,结合胶含量最高,综合力学性能最好。与未改性的SiO_2/NR复合材料相比,AMI-SiO_2/NR复合材料拉伸强度提高了18%,撕裂强度提高了41.4%,300%定伸应力提高了39.2%,100%定伸应力提高了25%。     

离子液体改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能EI北大核心CSCD

用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO_2),制备改性白炭黑/天然橡胶(NR)复合材料。采用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜等方法分析了改性前后白炭黑的微观结构,研究了AMI对SiO_2/NR复合材料结构与性能的影响。结果表明,AMI改性白炭黑可明显提高白炭黑的分散性,减小白炭黑在橡胶基体中的实际分布粒径,提高白炭黑与橡胶基体的界面相互作用,增加橡胶复合材料的结合胶含量,提高复合材料的综合力学性能。当AMI用量为2 phr时,白炭黑在橡胶基体中的分散性最好,分布粒径最小,结合胶含量最高,综合力学性能最好。与未改性的SiO_2/NR复合材料相比,AMI-SiO_2/NR复合材料拉伸强度提高了18%,撕裂强度提高了41.4%,300%定伸应力提高了39.2%,100%定伸应力提高了25%。     

液体天然橡胶作软化剂对NR/白炭黑复合材料性能的影响

以液体橡胶(Liquid natural rubber)作软化剂,探索加入不同用量的LNR软化剂对NR/SiO2复合材料性能的影响,实验发现LNR的加入能够缩短NR/SiO2复合材料焦烧时间t10以及正硫化时间t90;对加工性能也有明显的改善,可以显著降低Payne效应;同时LNR的加入可以减少白炭黑的团聚现象,促进白炭黑在胶料中的均匀分布;LNR对样品的动态力学性能也有较大的影响,实验表明7.5份LNR能同时提高胶料的抗湿滑性和降低胶料滚动阻力.     

离子液体作为多功能助剂在白炭黑填充天然橡胶中的应用

以天然橡胶为基体,探究了离子液体对橡胶硫化、白炭黑分散性及白炭黑与橡胶界面相互作用的影响,对比了离子液体用量及烷基链长度对白炭黑填充天然橡胶的作用效果。通过硫化机理的研究及硫化特性的对比发现,溴化咪唑盐离子液体能够活化硫化反应,极大地提高了硫化速率和交联密度。离子液体与白炭黑之间存在离子偶极相互作用,佩恩(Payne)效应结果表明,离子液体能够改善白炭黑在天然橡胶中的分散,且随着用量及咪唑环烷基链长度的增加,改善效果越来越明显。通过结合胶含量测定和拉伸断裂表面观察可以得出,离子液体能够改善橡胶与填料的界面相容性。在离子液体3种功能的共同作用下,白炭黑填充天然橡胶复合物的拉伸强度最大增加了114%,撕裂强度最大增加了201%,邵坡尔(DIN)磨耗损失最大减少了50%;用量为3 phr时,硫化胶的各项力学性能最佳。     

木质纤维素/蒙脱土/炭黑-白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

采用木质纤维素/蒙脱土(LNC/MMT)部分替代炭黑-白炭黑双相填料(CSDPF)作为天然橡胶(NR)补强剂制备LNC/MMT/CSDPF/NR复合材料,探讨了LNC/MMT与CSDPF配比对复合材料性能的影响。结果表明:随着LNC/MMT比例的增加,复合材料的拉伸强度和撕裂强度均呈现先上升后下降的趋势,断裂伸长率逐渐上升,硬度略微下降。当LNC/MMT与CSDPF质量比为10∶30时,复合材料的综合力学性能最优,其拉伸强度为26.8MPa,撕裂强度为50.2kN/m,断裂伸长率为702.5%,邵氏A硬度为65.7。随着LNC/MMT比例的增加,复合材料的焦烧时间逐渐缩短,正硫化时间先下降后略微上升,热稳定性逐渐下降。     

改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙基三甲氧基硅烷(11-100)对白炭黑进行表面改性,并制备改性白炭黑/天然橡胶复合材料。利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电镜、橡胶加工分析仪等测试手段对改性白炭黑及改性SiO_2/NR复合材料的结构与性能进行了表征,并研究其硫化性能及力学性能。结果表明,经FT-IR、TG分析,3种硅烷偶联剂已成功接枝到白炭黑表面;改性SiO_2/NR复合材料相对于未改性SiO_2/NR,焦烧时间变长,正硫化时间缩短,结合胶含量增大;改性SiO_2/NR与未改性SiO_2/NR相比其定伸应力、撕裂强度明显提高,但断裂伸长率有所减小;改性白炭黑在天然橡胶基体中的分散性明显提高,其中Si69-SiO_2在天然橡胶基体中的分散性最好;Si69-SiO_2/NR复合材料的滚动阻力与生热最低;改性后的SiO_2/NR复合材料的拉伸断面粗糙程度增加。     

超支化聚酯对大麻纤维/天然橡胶复合材料性能的影响

采用超支化聚酯多元醇(Boltorn~(TM) P500)改善大麻纤维/天然橡胶(HF/NR)复合材料的界面结合,提高复合材料的力学性能。研究了P500对HF/NR复合材料力学性能的影响,并对P500在复合材料中的作用机制进行了探究。通过碱(NaOH)处理增加HF表面羟基(-OH)含量,进一步说明P500与HF之间的作用机制。力学性能测试结果表明,加入P500后HF/NR复合材料的力学性能提高明显。复合材料的拉伸强度从20.2 MPa提高至21.58 MPa,100%定伸应力从1.83 MPa增加至2.67 MPa,同时材料的断裂伸长率和撕裂强度也有不同程度的提高。扫描电镜、动态力学性能及橡胶加工分析发现,加入P500后复合材料中HF与NR之间的结合更加紧密。     

表面接枝防老剂的白炭黑在天然橡胶中的应用

为了提高白炭黑与橡胶的相容性,同时防止防老剂的挥发,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与对氨基二苯胺(PPDA)的反应物对白炭黑进行表面改性,得到表面接枝防老剂的白炭黑。将改性白炭黑应用于天然橡胶(NR)中考察其增强与防老性能,并与炭黑/NR、未改性白炭黑/NR和Si69改性白炭黑/NR复合材料相比较(均添加防老剂4020)。结果表明,改性白炭黑/NR复合材料的焦烧时间延长,硫化时间缩短,白炭黑在橡胶中的分散性提高,同时具备更出色的力学性能。随着表面接枝防老剂含量的增加,改性白炭黑/NR复合材料的拉伸强度和撕裂强度比未改性白炭黑和Si69改性白炭黑/NR均有大幅提高。当接枝的PPDA含量达到5.27%(与白炭黑的质量比)时,其拉伸强度比未改性白炭黑/NR提高了90%,比Si69改性白炭黑/NR提高了73%,并接近炭黑/NR; 其撕裂强度是未改性白炭黑/NR的5倍,Si69改性白炭黑/NR的2.5倍,炭黑/NR的2倍。另外,表面接枝防老剂的白炭黑/NR复合材料具有优异的抗热氧、抗臭氧和湿热老化性能;其抗臭氧老化性能优于添加通用防老剂4020的对比复合材料。     

改性白炭黑在天然橡胶中的分散性及防老作用

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与3,5-二叔丁基-4-羟基苯乙酸为改性剂,通过两步法改性白炭黑(SiO_2),制备得到一种具有防老功能的白炭黑,将防老白炭黑添加到天然橡胶(NR)中,制备防老SiO_2/NR复合材料,并与未改性SiO_2/NR复合材料进行对比。结果表明,防老SiO_2/NR的焦烧时间变化不大,正硫化时间缩短了35.43%;橡胶加工分析仪与扫描电镜测试结果显示,白炭黑经过接枝改性后在天然橡胶中的分散性得到改善。在100℃下,随着老化时间的不同,防老SiO_2/NR的断裂伸长率变化率与拉伸强度变化率降幅小于未改性SiO_2/NR复合材料。最后,采用FlynnWall-Ozawa法考察了防老SiO_2/NR硫化胶的热氧化活化能,发现白炭黑接枝了防老剂后,SiO_2/NR的热氧化活化能有所提高,起始热失重温度提高了13.4℃。     

改性白炭黑在天然橡胶中的分散性及防老作用EI北大核心CSCD

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与3,5-二叔丁基-4-羟基苯乙酸为改性剂,通过两步法改性白炭黑(SiO_2),制备得到一种具有防老功能的白炭黑,将防老白炭黑添加到天然橡胶(NR)中,制备防老SiO_2/NR复合材料,并与未改性SiO_2/NR复合材料进行对比。结果表明,防老SiO_2/NR的焦烧时间变化不大,正硫化时间缩短了35.43%;橡胶加工分析仪与扫描电镜测试结果显示,白炭黑经过接枝改性后在天然橡胶中的分散性得到改善。在100℃下,随着老化时间的不同,防老SiO_2/NR的断裂伸长率变化率与拉伸强度变化率降幅小于未改性SiO_2/NR复合材料。最后,采用FlynnWall-Ozawa法考察了防老SiO_2/NR硫化胶的热氧化活化能,发现白炭黑接枝了防老剂后,SiO_2/NR的热氧化活化能有所提高,起始热失重温度提高了13.4℃。     

马来酸酐改性天然橡胶对碳酸钙/天然橡胶复合材料力学行为的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,在转矩流变仪中自制马来酸酐(MAH)接枝改性天然橡胶(NR)(MNR),将其作为超细碳酸钙/天然橡胶复合材料(CaCO3/NR)的改性剂,研究了MNR对于CaCO3/NR复合材料的力学性能、应力软化效应以及应力弛豫行为的影响。研究结果表明,MNR改性后CaCO3/NR复合材料较之未改性复合材料拉伸强度、撕裂强度和硬度等力学性能均有所提高,应力软化效应加剧,应力弛豫程度和速度降低,力学行为研究结果证实MNR可有效改善CaCO与NR基体间的界面粘合。     

废胶粉的表面处理及在天然橡胶中的应用

采用硅烷偶联剂KH550对废胶粉进行表面处理,并将处理后的废胶粉与天然橡胶复合制备WRP/NR复合材料。借助L16(45)正交试验及单因素试验,探讨了废胶粉目数、废胶粉用量、硅烷偶联剂KH550用量对复合材料力学性能的影响;对处理后的废胶粉表面和橡胶拉伸试样断裂面进行了扫描电镜(SEM)观察;并通过热重分析研究了天然橡胶和复合材料的热降解性能。结果表明:当废胶粉目数为80目,废胶粉用量为10%,硅烷偶联剂KH550用量为1.5%时,复合材料的力学性能最优,拉伸强度为27.89MPa。SEM结果表明废胶粉表面粗糙度增大,比表面积增大,与NR基体的相容性得到了提高。而热重分析表明改性废胶粉的加入对天然橡胶的热稳定性能影响不大。     

含硫偶联剂对白炭黑-天然橡胶的硫化特性及力学性能的影响

在橡胶加工体系中,采用偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)与硫磺(S)进行互配,保持橡胶内部硫含量不变,制备白炭黑(SiO_2)-天然橡胶(NR)复合材料;借助无转子流变仪、万能拉伸试验机、橡胶加工分析仪等对白炭黑-天然橡胶复合材料进行表征,考察不同Si69-S互配对橡胶复合材料的硫化特性及力学性能的影响。结果表明:随着Si69逐渐替代S含量,白炭黑-天然橡胶复合材料的硫化特性得到改善,白炭黑在天然橡胶基体中的团聚程度减弱,分散性逐渐提高;硫化温度越高,反应速率常数越大;随着Si69逐渐减少,S量逐渐增多,断裂伸长率与撕裂强度总体呈增大趋势;当Si69质量为4.2 g、S的质量为1 g时,硫化胶的拉伸强度达到最大值,为33.8 MPa。     

白炭黑负载抗氧剂在天然橡胶中的分散性及防老化作用

将抗氧剂4-[(4,6-二辛硫基-1,3,5-三嗪-2-基)氨基]-2,6-二叔丁基苯酚(抗氧剂565)负载在白炭黑(SiO2-565)或经双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物(NDZ-311w)改性的白炭黑(SiO2-N-565)表面,制备了白炭黑负载抗氧剂/天然橡胶复合材料,并且研究了防老SiO2在天然橡胶基体中的分散性能与其对天然橡胶复合材料的抗热氧老化性能的影响.结果表明:经NDZ-311w改性的白炭黑在橡胶基体中分散均匀,且明显提高了天然橡胶的抗老化性能,当热氧老化3 d时,SiO2-N-565/NR的断裂伸长率变化率与拉伸强度变化率分别为44.36％、48.26％,远低于未改性SiO2/NR的相应变化率(77.51％、84.35％).     

沥青基短切碳纤维表面改性及与纳米填料并用对天然橡胶力学性能的影响

对硝酸(HNO3)改性沥青基短切碳纤维(PCF)及与炭黑(CB)、白炭黑(Silica)协同填充天然橡胶(NR)进行了研究,考察表面改性及并用对PCF表面形貌、石墨化程度和NR力学性能的影响,分析填料与基体的界面相互作用机制。结果表明,HNO3改性后,PCF的表面粗糙度和O/C比显著增加,而石墨化程度有所降低。PCF单独填充NR时不具有增强作用,而与CB或Silica协同填充NR的拉伸强度显著提高,由3MPa分别提高到18.6MPa和23.7MPa;改性后则可达到24.5MPa和24.7MPa。与CB/NR硫化胶相比,PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度略有降低,但改性PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度则提高了25.6%;与Silica/NR硫化胶相比,添加改性前后的碳纤维均使PCF-CB/NR硫化胶的拉伸强度小幅降低。结合不同增强体系的拉伸强度、50%定伸应力和断面形貌SEM照片可以推断出,PCF单独填充NR时,改性前后均与基体的界面粘合较差;对PCF-CB增强体系来说,界面相互作用的提高主要以吸附理论为主,改性后则以机械互锁和吸附理论共同作用为主;对PCF-Silica增强体系,改性前后均以氢键作用为主。     

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料 Ⅱ: 混杂复合材料的静态及动态力学性能

对具有良好液晶聚合物微纤结构的聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维 (PP/TLCP/GF) 混杂复合材料,使用静态拉伸和动态力学分析 (DMA) 的方法研究了材料的力学性能。拉伸实验结果表明,混杂复合材料的拉伸强度和模量随着PP和TLCP挤出后的牵伸速率增大而上升,并且含有增容剂PP-g-MAH的体系,力学性能更优异。DMA测试结果表明,混杂复合材料的动态模量E'随着体系中玻纤的含量增加而增大;当体系中加入增容剂后,复合材料的刚性得到进一步提高。但无论是否使用了增容剂PP-g-MAH,当体系中玻纤含量高于20%后,模量随玻纤含量增大的趋势变缓。当体系中增强相的含量增加,以及加入增容剂使增强相与基体的界面粘结得到改善后,PP基体的损耗因子 (tanδ) 峰值都有一定的减小。      

环氧化天然橡胶改性石墨烯-炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

以环氧化天然橡胶(ENR)为界面改性剂,制备了石墨烯-炭黑/天然橡胶-ENR(GR-CB/NR-ENR)复合材料,研究了ENR用量对GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,ENR的加入可以改善GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能及CB粒子在天然橡胶基体中的分散性,增加GR与NR的相容性,增强填料与NR基体间的界面相容性,同时改善GR-CB/NR-ENR硫化胶的动态力学性能、物理性能和耐老化性能。当ENR添加量为6 wt%时,GR-CB/NR-ENR复合材料撕裂强度和拉伸强度最高,硫化胶耐老化性最好。随着ENR含量的增加,GR-CB/NR-ENR复合材料的压缩疲劳温度先升高后降低;随着应变的不断增大,GR-CB/NR-ENR复合材料的储能模量G'不断减小,损耗因子tanδ先增大后减小;动态模量随着应变的增加急剧下降。